Pagrindinis skirtumas tarp DNR metilinimo ir histono acetilinimo yra tas, kad DNR metilinimo metu susidaro metilintos DNR bazės, dėl kurių genai inaktyvuojami, o histono acetilinimas yra histono b altymų, susijusių su nukleosomų struktūra, modifikacija.
Epigenetinės modifikacijos yra modifikacijos, kurios lemia genų ekspresijos reguliavimą, nekeičiant natūralios DNR sekos. Šiuo atžvilgiu vyksta dvi pagrindinės cheminės modifikacijos, DNR metilinimas ir histono modifikacija, sukeliančios orientacinius DNR pokyčius, dėl kurių suaktyvėja arba inaktyvuojama genų ekspresija.
Kas yra DNR metilinimas?
DNR metilinimas yra pagrindinė epigenetinė modifikacija, vykstanti ląstelėse. Jis keičia arba reguliuoja genų ekspresiją. Šiame reiškinyje DNR bazės metilinamos metiltransferazių pagalba. Metilo grupės perkeliamos iš S-adenozilmetionino. Atsitiktinis DNR bazių metilinimas veda prie genų ekspresijos inaktyvavimo. Kai DNR metilinimas vyksta reguliuojamose DNR srityse, tokiose kaip promotoriaus sekos, CpG salelės, proksimaliniai ir distaliniai reguliavimo elementai, šios sekos yra modifikuojamos, todėl prarandama tų reguliavimo sričių funkcija. Dėl to transkripcijos faktoriai nesusiriš taip, kaip tikėtasi, ir vyksta genų ekspresijos inaktyvacija arba sumažinimas transkripcijos lygiu. Be to, šios DNR modifikacijos taip pat sumažins RNR polimerazės afinitetą, kad ji išliktų stabili transkripcijos proceso metu.
01 pav.: DNR metilinimas
DNR metilinimas arba DNR sričių hipermetilinimas taip pat lemia genomo įspaudimą, kuris yra svarbus procesas nutildant pasirinktus genus kaip genų ekspresijos reguliavimo metodą. Mutacijos suaktyvina DNR metilinimą genuose. Aplinkos veiksniai, stresas, dieta, alkoholis ir kiti egzogeniniai veiksniai taip pat aktyvina DNR metilinimą. Pavyzdžiui, užsitęsus mitybai, kurioje yra daug metilo donorų, gali suaktyvėti DNR metilinimas, o užsitęsus mitybos režimas, kuriame yra labai mažos metilo donorų koncentracijos, gali demetilinti DNR.
Kas yra histono acetilinimas?
Histono modifikacija yra dar vienas epigenetinės modifikacijos tipas, sukeliantis genų reguliavimą. Eukariotų chromosomų organizavimo metu vyksta daugybė skirtingų histonų b altymų cheminių modifikacijų, susijusių su nukleozomų susidarymu. Šios modifikacijos apima fosforilinimą, acetilinimą, metilinimą, glikozilinimą ir ubikvitinaciją.
02 pav.: Histono acetilinimas
Histono acetilinimą skatina acetiltransferazės fermentai, kurie acetilina skirtingų histono subvienetų aminorūgščių liekanas. Histono b altymų lizino aminorūgščių liekanos lengvai acetilinamos. Po acetilinimo vyksta dekondensacija, todėl susidaro atviresnė struktūra. Tai leis daugiau atskleisti DNR transkripcijos aktyvavimui. Šis orientacinis pokytis, kurį sukelia nukleozomų struktūros dekondensacija, leis lengvai įdarbinti RNR polimerazę ir transkripcijos faktorius, kad būtų pradėta transkripcija. Priešingai, kai vyksta histono deacetilinimas, nukleosomų struktūra kondensuojasi, o tai neleis suaktyvinti transkripcijos.
Kokie yra DNR metilinimo ir histono acetilinimo panašumai?
- Abu yra epigenetinės modifikacijos, vykstančios genų ekspresijai reguliuoti.
- Abu vyksta tik eukariotuose.
- Be to, abiejuose scenarijuose vyksta cheminės modifikacijos dėl fermentinės veiklos.
- Egzogeniniai veiksniai, tokie kaip aplinka, stresas, mityba ir alkoholis, reguliuoja abu procesus.
- Abu procesai nepakeis DNR sekos.
- Šie procesai vyksta branduolyje.
Kuo skiriasi DNR metilinimas ir histono acetilinimas?
DNR metilinimas ir histono acetilinimas yra epigenetinės modifikacijos. Tačiau nors DNR metilinimas vyksta DNR lygiu, histono acetilinimas yra cheminė kovalentinė modifikacija, vykstanti b altymuose kaip histono b altymų modifikacija po transliacijos. Taigi, tai yra pagrindinis skirtumas tarp DNR metilinimo ir histono acetilinimo. DNR metilinimas inaktyvuoja transkripciją, tuo pačiu slopindamas transkripcijos inicijavimą ir sumažindamas RNR stabilumą. Priešingai, histono acetilinimas sukels nukleosomos dekondensaciją, o tai suaktyvins transkripciją.
Toliau pateiktoje infografikoje pateikiami skirtumai tarp DNR metilinimo ir histono acetilinimo lentelės pavidalu, kad būtų galima palyginti.
Santrauka – DNR metilinimas prieš histono acetilinimą
Epigenetinės modifikacijos yra būtinos, kad genų ekspresijos keliuose būtų daug įvairovės, nes palengvinamas reguliavimas reaguojant į aplinkos svyravimus. DNR metilinimas ir histono acetilinimas yra du pagrindiniai epigenetinių mechanizmų tipai, kurie atitinkamai inaktyvuoja ir suaktyvina genų ekspresiją. Nors abu mechanizmai nekeičia DNR sekos, jie dalyvauja kuriant orientacinius DNR pokyčius, kurie skatina arba slopina genų ekspresiją. DNR metilinimas lemia DNR bazių modifikavimą jas metilinant. Priešingai, histono acetilinimas yra pasirinktų aminorūgščių liekanų acetilinimas, dėl kurio susidaro dekondensuotas chromatinas. Šie mechanizmai aktyvuojami reaguojant į dirgiklius ir atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant konkretaus geno ekspresiją. Taigi čia apibendrinamas skirtumas tarp DNR metilinimo ir histono acetilinimo.
